ⅣA~ⅦA氢化物熔点、沸点递变情况见图4-32。从中我们可以观察到,NH3、H2O、HF的熔点、沸点较高。这是因为除了分子间力之外,这些分子还含有氢键。
氢键是指分子中与电负性很大的原子(X)以共价键相连的H原子。由于X强烈吸引价电子,H原子带上部分正电荷,与另一分子中电负性很大的原子Y之间形成一种弱键作用力,表示为:X-H…Y。氢键的键长通常指X、Y原子之间的距离。
氢键的键能在10~40kJ/mol范围内,远比化学键弱,比分子间力稍强。因此,氢键常被看作是一种特殊的分子间力。氢键具有方向性和饱和性,形成氢键的X、Y原子尽可能远离,键角常在120°~180°之间。
分子间氢键的存在使得物质的熔点和沸点升高。当溶质分子与溶剂分子之间形成氢键时,溶质的溶解度增大。氢键的存在使水具有一些反常性质,如高沸点、大密度、大热容量,以及凝结时形成巨大的缔合物——冰。
氢键不仅存在于分子间,也可以存在于分子内。例如,邻-硝基苯酚通过分子内氢键形成一个六元环。结果,邻-硝基苯酚的熔点(45℃)比对-或间-硝基苯酚(96℃或114℃)低,并且在水中溶解度很小。